一种采用超高交联吸附树脂处理挥发性有机物的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用超高交联吸附树脂处理挥发性有机物的方法，研制出了尺寸均一、比表面积、孔容较大，以微孔

【技术实现步骤摘要】
一种采用超高交联吸附树脂处理挥发性有机物的方法

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[0001]本专利技术涉及挥发性有机物处理领域，具体涉及一种采用超高交联吸附树脂处理挥发性有机物的方法。

技术介绍
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[0002]挥发性有机物(VOCs)的排放逐渐增加，已成为我国主要大气污染物之一。大多数的VOCs有毒、有气味，其中芳香烃类还有致癌性，严重危害人体健康。VOCs与NOx在光照下发生化学反应不仅形成光化学烟雾，造成二次污染，对人类健康产生更大的危害；且形成的有机气溶胶，作为可吸入颗粒物(PM2.5)的重要组成部分，是造成酸雾、烟雾以及诱发灰霾天气的重要因素。
[0003]目前，处理挥发性有机废气的方法有吸附、吸收、生物降解等。吸附法相对其他方法而言，具有能耗低、工艺简单等突出优势。在现在的工业生产中，常用的吸附剂有活性炭、活性白土、吸附树脂等。其中活性炭制备工艺简单、成本较低，但主要以物理吸附为主，无选择性，且活性炭再生困难；活性白土成本低，但比表面积较小，吸附性能较差；而吸附树脂既具有特定吸附能力，又具有吸附效率高的特点，并且性质稳定不受无机物存在的影响，结构上易于设计，适用范围广，加之再生简便、使用寿命长、不会产生二次污染等，这些优势使得吸附分离树脂广泛应用在化工、轻工、食品、医药、水处理、环境保护、湿法冶金和原子能工业等领域。吸附树脂是一类高效的吸附材料，具有比表面积高、孔径结构可控、吸附选择性良好、机械性能稳定、再生容易等优点。具备精确的选择性吸附能力，能够在混合物中选择性吸附目标物，常被用于物质分离及纯化领域以实现浓缩、分离、精制、提纯、净化、脱色等目的。在VOCs的处理过程中，具有对VOCs无害化处理与资源化利用的双重效果。然而，目前传统树脂存在比表面积不够大、吸附容量不够高、机械强度不够高等问题。
[0004]中国专利技术专利CN103394248B公开了用吸附树脂处理含有苯系挥发性有机物废气的方法，但该方法仅关注采用超高交联吸附树脂吸附挥发性有机物的技术，而在吸附树脂的合成与结构调控、结构与吸附苯系物性能之间的构效关系等重要技术问题未涉及，因此树脂的筛选原则不明确，限制了该方法的应用。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种采用超高交联吸附树脂处理挥发性有机物的方法，从分子结构设计出发，针对苯系挥发性有机物的分子大小、极性特点，对超高交联吸附树脂的结构进行调控，研制出了尺寸均一、比表面积、孔容较大，以微孔
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介孔为主，还含有少量大孔结构超高交联吸附树脂，该树脂对苯系挥发性有机物VOCs具有高吸附容量和良好的吸附选择性，且机械强度高，应用在处理苯系挥发性有机物VOCs，实现对苯系挥发性有机物VOCs的处理与资源回收。且该超高交联吸附树脂容易再生，可以循环使用，使用周期较长，具有良好的市场应用前景。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0007]一种采用超高交联吸附树脂处理苯系挥发性有机物的方法，包括以下步骤，将苯系挥发性有机物在常温下通过分层装填超高交联吸附树脂的吸附柱；所述超高交联吸附树脂的粒径分布为0.4～1.1mm，比表面积为700～1309m2/g，总孔容为1.1～1.5m3/g，平均孔径为4.5～6.0nm，渗磨圆球率>96％，尺寸均一、比表面积、孔容较大，机械强度高，以微孔
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介孔为主，还含有少量大孔结构。
[0008]进一步地，控制气体流量，并采用在线检测系统对从吸附柱出来的气体进行气体组成分析，当气体检出值为初始浓度的95％时，对树脂采用高温负压的方法进行脱附，达到循环使用的目的。
[0009]对苯系挥发性有机物VOCs的吸附容量为20％～45％。
[0010]所述的苯系挥发性有机物(VOCs)选自苯、甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物中的一种或多种。
[0011]所述超高交联吸附树脂制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)低交联大孔吸附树脂的制备：水、分散剂、亚甲基蓝混合加热至分散剂溶解得到水相，加入苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和致孔剂组成的油相，体系的水油相质量比为1.4～2:1，开启机械搅拌，缓慢升温至80～95℃，反应6～12h，固液分离，多次洗涤得到固体产物，然后通过索氏抽提去除致孔剂和树脂孔道残留的杂质，得到交联聚苯乙烯大孔吸附树脂微球基体；所述分散剂选自聚乙烯醇、明胶、羟乙基纤维素中的任一种或混合物，所述致孔剂为甲苯、正庚烷、环己烷、异丁醇中的一种或几种；按单体总质量百分比为100％计，二乙烯苯和苯乙烯的质量比为7wt％～12wt％，致孔剂和苯乙烯质量比为80％～120％；
[0013](2)氯甲基化大孔吸附树脂的制备：将步骤(1)得到的交联聚苯乙烯微球溶胀在氯甲醚水溶液中，加入金属催化剂，边搅拌边滴加硫酸，控制反应温度45℃，保温反应10h，结束后，固液分离，得到氯甲基化大孔吸附树脂；所述金属催化剂选自无水氯化锌、无水氯化铝、无水氯化铁中的一种或多种，所述金属催化剂用量为30％～70％的交联苯乙烯
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二乙烯苯质量，所述氯甲醚用量为150％～300％的交联苯乙烯
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二乙烯苯微球质量；
[0014](3)超高交联吸附树脂的制备：将步骤(2)得到的氯甲基化交联大孔吸附树脂微球溶胀在1,2
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二氯乙烷溶液中，加入用量为0.5％～3％的1,2
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二氯乙烷质量的催化剂，升温至60～80℃保温反应5～9h后，固液分离，得到的固体为超高交联吸附树脂；所述催化剂选自无水氯化锌、无水氯化铝、无水氯化铁中的一种或多种。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术采用悬浮聚合技术，通过调控苯乙烯单体的种类及用量，交联剂二乙烯基苯，致孔剂的种类与用量，获得骨架结构、孔结构、孔径分布不同的低交联大孔吸附树脂微球；然后将微球基体进行氯甲基化、傅克后交联反应，获得不同结构的超高交联吸附树脂。本专利技术制备的超高交联吸附树脂的粒径大小可以调控，比表面积、孔容较大，以微孔
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介孔为主，还含有少量大孔结构，机械强度高。将超高交联吸附树脂应用在处理挥发性有机物VOCs，通过超高交联吸附树脂吸附/脱附过程实现对挥发性有机物VOCs的处理与资源回收。该工艺简单，对设备要求不高，处理成本低，处理效果好，尤其是对苯、甲苯、乙苯、二甲苯等挥发性强、致癌性高的苯系物具有较强的吸附选择性和吸附容量，且该超高交联吸附树脂容易再生，可以循环使用，使用周期较长，具有良好的市场应用前景。
附图说明：
[0017]图1是实施例2中得到的超高交联吸附树脂的N2吸附
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脱附等温线；
[0018]图2是实施例2中超高交联吸附树脂吸附苯的吸附曲线。
具体实施方式：
[0019]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0020]实施例1：
[0021](1)低交联大孔吸附树脂的制备：水、聚乙烯醇、亚甲基蓝混合加热至分散剂溶解得到水相，加入苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用超高交联吸附树脂处理苯系挥发性有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤，将苯系挥发性有机物在常温下通过分层装填超高交联吸附树脂的吸附柱；所述超高交联吸附树脂的粒径分布为0.4～1.1mm，比表面积为700～1309m2/g，总孔容为1.1～1.5m3/g，平均孔径为4.5～6.0nm，渗磨圆球率>96％，尺寸均一、比表面积、孔容较大，机械强度高，以微孔
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介孔为主，还含有少量大孔结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的苯系挥发性有机物选自苯、甲苯、乙苯、二甲苯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制气体流量，并采用在线检测系统对从吸附柱出来的气体进行气体组成分析，当气体检出值为初始浓度的95％时，对树脂采用高温负压的方法进行脱附。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超高交联吸附树脂制备方法包括以下步骤：(1)水、分散剂、亚甲基蓝混合加热至分散剂溶解得到水相，加入苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和致孔剂组成的油相，体系的水油相质量比为1.4～2:1，开启机械搅拌，缓慢升温至80～95℃，反应6～12h，固液分离，多次洗涤得到固体产物，然后通过索氏抽提去除致孔剂和树脂孔道残留的杂质，得到交联聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，陈雪芳，冀旭冉，彭芬，王璨，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：